Рис. 3. Позиции атомов (ионов) серебра и серы в плоскости (1 0 1 / 4) mon ∥ (00 z ) bcc ( z = 3 / 2 ± δ ) элементарной ячейки
моноклинного акантита α — Ag 2 S ( а ) и в плоскости (0 0 z ) bcc ( z = 3 / 2 ± δ ) кубического аргентита β — Ag 2 S ( б ), плоскость
(003 / 2) bcc кубического аргентита β -Ag 2 S содержит 13 узлов подрешетки серебра ( 5 узлов ( b ) и 8 узлов ( j )) и четыре узла
( a ) подрешетки серы. При превращении акантит-аргентит более вероятен перескок иона Ag + из узла ( e ) моноклинного
акантита в узел ( j ) кубического аргентита; в,г — области частичного перекрытия ионов, занимающих позиции разного
крытия ионов Ag, занимающих позиции ( b ) и ( j ) раз-
серебра при перескоке из узла ( e ) с координата-
ного типа. В β -Ag 2 S расстояния между позициями
ми (0.0716, 0.0151, 0 . 3094) mon
= (0 . 0509, 1.0207,
серы и серебра и между позициями серебра мень-
1 . 5830) bcc решетки акантита в узел ( b ) с координа-
ше соответствующих межатомных расстояний, по-
тами ( x bcc , y bcc , z bcc )
= (0 . 0 , 1 . 0 , 1 . 5) bcc решетки
этому при полном заполнении всех позиций проис-
аргентита, больше и составляет почти 10 % от пери-
ходило бы частичное перекрытие ионов, показанное
ода решетки аргентита или 0.0485 нм.
на рис.
Покупали лодку, а нашли коллекцию серебра. Неожиданные находки в брошенном контейнере.
3 б,г . Если ион серебра в узле ( b ) занимает
центральную позицию (рис. 3 в ), то другой ион Ag +
Как было отмечено, моноклинная (пр. гр. P 2 1 /c )
структура акантита α -Ag 2 S является результатом
уже не может занимать какой-либо из узлов ( j ), рас-
положенных в этой же плоскости (0 0 z ) bcc .
небольших смещений атомов серы из положений
ОЦК (пр. гр.
Im 3 m ) решетки аргентита β -Ag 2 S.
С учетом возможных позиций ( b ) и ( j ) и коорди-
Атомные плоскости (1 0 0) P 2 1 /c и (0 1 0) P 2 1 /c аканти-
нат ионов серебра в плоскости (0 0 z ) bcc ( z = 3 / 2 ±
та совпадают с плоскостями (2 2 0) Im 3 m и (11 0) Im 3 m
± δ ) кубического аргентита β -Ag 2 S при превраще-
аргентита, причем плоскость (1 0 0) P 2 1 /c параллель-
нии акантит-аргентит более вероятен перескок иона
на плоскости (1 1 0) Im 3 m аргентита. При превра-
Ag + из узла ( e ) моноклинного акантита в узел ( j )
щении акантита в аргентит атомные плоскости
кубического аргентита: например, из узла ( e ) с ко-
(010) P 2 1 /c ∥ (0 2 0) P 2 1 /c и(001) P 2 1 /c акантитапре-
ординатами (0.7264, 0.3241, 0 . 4375) mon = (0 . 6873,
образуются в плоскости (110) Im 3 m и (3 3 3 / 2) Im 3 m
1.0391, 1 . 5118) bcc решетки акантита в узел ( j ) с ко-
аргентита (рис.
4 a ). В частности, атомная плос-
ординатами (0.6694, 1.000, 1 . 5878) bcc решетки арген-
кость (0 1 0) P 2 1 /c акантита проходит через атомы
тита. Расстояние, на которое смещается ион сереб-
Ag1 с координатой y = 0 . 0151 в соседних элемен-
ра при таком перескоке, составляет немного боль-
тарных ячейках и параллельна атомной плоскости
ше 8 % от периода решетки аргентита и равно
(110) Im 3 m аргентита, проходящей через атомы се-
0.0425 нм. Расстояние, на которое смещается ион
ребра в позициях 48( j ) с координатами ( y, 0 . 5 -z, 0),
Откуда взялись атомы и почему они отличаются друг от друга. Программа «Новые люди» #27, 12+
С. И. Садовников, А. И. Гусев
ЖЭТФ, том 156 , вып. 6 (12), 2019
Рис. 4. Преобразование атомных плоскостей акантита в плоскости аргентита: а — атомная плоскость (0 1 0) P 2 1 /c акантита
совпадает с атомной плоскостью (11 0) Im ¯3 m аргентита, б — атомная плоскость (0 0 1) P 2 1 /c акантита параллельна атом-
ной плоскости (2 2 1) Im 3 m аргентита и совпадает с плоскостью (3 3 3 / 2) Im 3 m . Положение атомов серы S в элементарной
ячейке акантита α — Ag 2 S показано с учетом атомных смещений
( -y, 0 . 5 — z, 0), (0 , 0 . 5 — z, -y ) и (0 , 0 . 5 — z, y ),
0 . 4122. Атомная плоскость (0 0 1) P 2 1 /c
акантита проходит через атомы Ag2 с координа-
той z = 0 . 0625 в соседних элементарных ячейках,
совпадает с плоскостью (3 3 3 / 2) Im 3 m и параллель-
на плоскости (2 2 1) Im 3 m аргентита (рис.
4 б ). Рас-
стояние между плоскостями (0 0 1) P 2 1 /c составля-
ет около 0.775 нм. Между плоскостями акантита
(100) P 2 1 /c , (0 1 0) P 2 1 /c ,
(020) P 2 1 /c и (0 0 1) P 2 1 /c ,с
одной стороны, и плоскостями аргентита, с другой
(5 5/3 5/2) Im 3 m
стороны, выполняются следующие ориентационные
соотношения: (1 0 0) P 2 1 /c ∥ (1 1 0) Im 3 m , (0 1 0) P 2 1 /c ∥
∥ (11 0) Im 3 m , (0 2 0) P 2 1 /c ∥ (11 0) Im 3 m и (0 0 1) P 2 1 /c ∥
(221) Im 3 m , соответствующие ориентации осей
[1 0 0] P 2 1 /c ∥ [1 1 0] Im 3 m .
Атомная плоскость, проходящая через диагона-
ли боковых граней моноклинной ячейки, параллель-
5. Диагональная атомная плоскость, параллель-
ная идеальной (без учета смещений атомов S ) плос-
на идеальной (без учета атомных смещений) атом-
(0 1 1) idP 2
акантита, совпадает с плоскостью
ной плоскости (01 1) idP 2
акантита (рис. 5).
Рас-
(55 / 3 5 / 2) Im ¯3 m аргентита и параллельна плоскостям
чет показал, что идеальная диагональная плоскость
(623) Im ¯3 m и (3 1 3 / 2) Im ¯3 m . Элементарная ячейка аканти-
акантита совпадает с плоскостью (5 5 / 3 5 / 2) Im 3 m ,
та α — Ag 2 S показана без учета смещений атомов S
изображенной штриховой линией в виде четырех-
угольника на рис.
5. Ясно, что эта диагональ-
ная плоскость параллельна плоскостям (6 2 3) Im 3 m
мы Ag1 с координатами (0.0715, 0.0151, 0.3094) и
и (313 / 2) Im 3 m аргентита.
(0.0715, 0.4849, 0.8094) и аналогичные атомы в сосед-
Реальная (с учетом смещений атомов) атомная
них элементарных ячейках, расстояние между плос-
плоскость (01 1) P 2
костями (01 1) P 2
1 /c акантитапроходитчерезато-
1 /c акантитаравнооколо0.517нм.
ЖЭТФ, том 156 , вып. 6 (12), 2019
Атомные смещения при фазовом α — β -переходе. . .
Аргентит -Ag S 2
(пр.гр. Im 3 m
Акантит -Ag S 2
(пр.гр. P 2 / c ) 1
Рис. 6. HRTEM-изображения наночастиц сульфида серебра: а — межплоскостное расстояние 0 . 517 нм, наблюдаемое до
нагрева, соответствует моноклинному сульфиду серебра со структурой акантита α — Ag 2 S ; б — межплоскостное расстоя-
ние 0 . 344 нм, наблюдаемое после нагрева, соответствует кубическому (пр. гр. Im 3 m ) сульфиду серебра со структурой
аргентита β — Ag 2 S . На вставках показаны картины электронной дифракции, полученные фурье-преобразованием (FFT)
HRTEM-изображений
Плоскости (01 1) P 2
(313 / 2) Im 3 m в результа-
HRTEM-изображение наночастицы сульфида се-
те смещений атомов оказываются не параллельны-
ребра до радиационного нагрева представлено на
ми, а направленными друг относительно друга под
рис.
6 а . На верхней вставке показана картина элек-
небольшим углом около 1.86 ◦ . Другая атомная плос-
тронной дифракции, полученная фурье-преобразо-
кость (0 1 1) P 2 1 /c акантита, проходящая через ато-
ванием (Fast Fourier Transform (FFT)) этого изоб-
мы Ag2 с координатами (0.7264, 0.3240, 0.4375) и
ражения. На рис.
6 а хорошо видно межплоскостное
(0.2736, 0.6760, 0.5625) и такие же атомы в сосед-
расстояние 0.517 нм, которое совпадает с расстояни-
них элементарных ячейках, параллельна плоскости
ем между атомными плоскостями (0 1 1) сульфида
(133 / 2) Im 3 m аргентита.
серебра с моноклинной (пр. гр. P 2 1 /c ) структурой
акантита α -Ag 2 S.
Изменение симметрии сульфида серебра при
Картина электронной дифракции подтвержда-
переходе акантит-аргентит наблюдали методом
ет моноклинную структуру наночастицы Ag 2 S при
HRTEM. Синтезированный моноклинный нано-
комнатной температуре. Выделенная область элект-
порошок α -Ag 2 S в микроскопе JEOL JEM-2010
ронной дифракции содержит пятна (0 0 1), (0 1 0),
нагревался электронным пучком. Нагрев нано-
(011) и (020) (рис.
6 а ), соответствующие моноклин-
частиц сульфида серебра до разных температур
ному (пр. гр. P 2 1 /c ) полупроводниковому акантиту
проводился путем регулировки энергии электрон-
α -Ag 2 S. Эти отражения наблюдаются вдоль оси зо-
ного пучка. При нагреве наночастицы Ag 2 S от
ны [100] моноклинного акантита α -Ag 2 S.
комнатной температуры примерно до 450 K со-
HRTEM-изображение наночастицы сульфида се-
храняется моноклинная структура с увеличением
ребра, нагретой электронным пучком до темпе-
периодов решетки. Нагрев до T = 455-460 K сопро-
ратуры выше, чем T trans , показано на рис. 6 б .
вождается перестройкой моноклинной структуры
На вставке представлена картина электронной ди-
акантита α -Ag 2 S в кубическую структуру аргентита
фракции, полученная фурье-преобразованием это-
β -Ag 2 S. Дальнейший нагрев приводит к увеличе-
го HRTEM-изображения. Дифракционные пятна на
нию периода решетки кубического аргентита. При
картине электронной дифракции (рис.
6 б ) имеют
уменьшении энергии электронного пучка период
кристаллографические индексы (0 1 1) и (011) куби-
решетки аргентита уменьшается и при T ≲ 455 K
ческого (пр. гр. Im 3 m ) аргентита и наблюдаются
происходит переход от кубической структуры
вдоль оси зоны [100] кубического аргентита β -Ag 2 S.
аргентита к моноклинной структуре акантита.
Изображения наночастиц сульфида серебра до
и после радиационного нагрева, полученные с по-
5. ГЕТЕРОНАНОСТРУКТУРА Ag 2 S/Ag
мощью просвечивающей электронной микроскопии
высокого разрешения HRTEM (рис. 6), подтверж-
Определение ориентационных соотношений
дают образование аргентита.
между моноклинным акантитом α -Ag 2 S и кубичес-
С. И. Садовников, А. И. Гусев
ЖЭТФ, том 156 , вып. 6 (12), 2019
0 1.02.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0
Энергия,кэВ
Рис. 7. a ) HRTEM-изображение наногетероструктуры Ag 2 S/Ag : наночастица сульфида серебра с моноклинной (пр. гр.
P 2 1 /c ) структурой акантита α — Ag 2 S (левый верхний угол) находится в непосредственном контакте с наночастицей ку-
бического (пр. гр. F m 3 m ) серебра Ag ; межплоскостные расстояния 0 . 222 и 0 . 237 нм совпадают с расстояниями между
атомными плоскостями соответственно ( 031 ) моноклинного акантита и ( 111 ) кубического серебра. Внизу слева показа-
ны TEM-изображение наночастицы Ag 2 S/Ag в растворе и дифракционная картина, полученная фурье-преобразованием
HRTEM-изображения наночастицы серебра; двойниковые отражения серебра отмечены звездочкой, с учетом двойни-
кования ось зоны наночастицы серебра [101] + [101] ∗ ; б ) EDX-анализ наночастицы Ag ; в ) бимодальное размерное рас-
пределение наночастиц серебра и сульфида серебра в коллоидном растворе: максимумы распределений около 12 — 16 и
Источник: sciencejournals.ru
Обнаружен новый изотоп самого редкого элемента на Земле
Исследования, при которых атомы серебра бомбардировали пучком стронция-84, привели к образованию доселе неизвестного атомного ядра – астатина-190. Ядро состоит из 85 протонов и 105 нейтронов и является самым легким из открытых на сегодняшний день изотопа астата.
Иногда важные открытия делаются случайно. Так было и на этот раз, когда новый изотоп одного из элементов был получен путем проведения исследований совсем в другом направлении. Это астат крайне неустойчивый в природных условиях.
Изотопы — это разные формы одного и того же элемента, которые содержат одинаковое количество протонов, но отличаются количеством нейтронов. Многие элементы имеют несколько, а некоторые – даже несколько десятков изотопов. В природе элементы обычно встречаются в виде их смесей. Что же касается астата, изотоп которого только что открыт, то это радиоактивный, чрезвычайно быстро распадающийся и редкий элемент. Настолько редкий, что, по подсчетам, во всей земной коре его меньше одного грамма.
Астатин-190
Исследование было проведено студенткой финского университета Ювяскюля Хенной Кокконен и являлось частью ее магистерской диссертации. Во время своих исследований она бомбардировала атомы серебра лучом стронция-84. Затем она наблюдала за продуктами, образующимися в процессе распада. В этом случае происходит радиоактивный альфа-распад, в ходе которого атомное ядро теряет группу из двух протонов и двух нейтронов — называемую альфа-частицей. Этот процесс продолжается до тех пор, пока данное ядро не стабилизируется.
И вот тогда она наткнулась на то, чего не ожидала: изотоп, который никогда раньше не был получен. Именно астат-190, содержащий 85 протонов и 105 нейтронов, одновременно установил новый рекорд самого легкого из известных на сегодняшний день изотопа этого элемента. Предыдущим рекордсменом по этому показателю был астатин-192.
Элемент доступен в следовых количествах
Астатин чрезвычайно радиоактивен и очень нестабилен. В природных условиях он является практически только стадией, так как становится продуктом разложения более тяжелых элементов, а затем распадается на следующие, еще более легкие. К сожалению, мы не найдем его стабильной формы. Лучшим в этом отношении является астатин-210, период полувыведения которого составляет «целых» 8 часов.
И по сравнению с другими изотопами это сенсация, потому что в случае подавляющего большинства из них это максимум несколько секунд. По сравнению с другими членами своего изотопного семейства астат-190 ни в коем случае не является исключением. Его период полураспада составляет всего 1 миллисекунду.
Учитывая приведенную выше информацию, неудивительно, что астат является чрезвычайно редким элементом. В одних источниках говорится, что каждый раз на нашей планете его общий вес не превышает одного грамма, в других – что это максимум столовая ложка (несколько десятков граммов). Поэтому Книга рекордов Гиннесса признала астат самым редким элементом на Земле. Как мы уже знаем, он довольно быстро разлагается, что обычно заканчивается при достижении устойчивых форм в виде висмута или радона. Это также означает, что мы очень мало знаем о его физических свойствах.
Ученые надеются, что дальнейшие исследования как этого изотопа, так и самого астата также будут способствовать лучшему пониманию самого процесса радиоактивного альфа-распада. Хотя ученые знают, что такой распад вызывает выброс альфа-частицы, после многих лет исследований они до сих пор не знают точных деталей того, как происходит этот процесс.
Дорогой читатель, больше интересной информации ты найдешь на сайте — «ПРОСВЕТ.ПРЕСС» .
Мы в « Тelegram », в VK »
___________________________________________
Возможно Вам будут интересны другие каналы :
Источник: dzen.ru
Сколько атомов содержится в химической формуле 2AgNO_3?
В одной формуле нитрата серебра есть 3 атома кислорода, 1 атом азота и 1 атом серебра.
Объяснение:
Совершенно ясно, что в 2 формульных единицах нитрата серебра содержится 2 атома серебра, 2 атома азота и 6 атомов кислорода.